農(nóng)村通信基站雷擊引發(fā)火災原因分析及防御措施

孫錄貴++汪順勤++陳偉

摘 要：該文從宿州市碭山縣葛集鎮(zhèn)移動通信基站雷擊引發(fā)火災事故入手，分析雷擊造成火災事故的原因，并針對農(nóng)村雷電防御現(xiàn)狀，提出切實可行的防雷、防火措施，有效地防止和減少農(nóng)村通信基站雷擊造成火災事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：通信基站；雷擊火災；原因分析；防御雷電；防御火災

中圖分類號 TM862 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）01-96-03

中國移動、中國聯(lián)通、中國電信三大通信運營商為提高無線通信網(wǎng)絡覆蓋面，避免農(nóng)村通信盲區(qū)，在廣大農(nóng)村設(shè)立了為數(shù)較多的無線通信基站。無線通信基站都配有數(shù)十米至百米的鐵塔，相對于農(nóng)村較低矮的建筑物，在雷雨季節(jié)，其自然成為雷電釋放選擇的對象。處在鐵塔周圍的金屬導體及接觸物如果防雷措施不力將會受到感應雷擊。據(jù)宿州市多年的雷擊事故調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)村和集鎮(zhèn)基站周圍的農(nóng)戶和單位遭受雷擊事故的比例占全部雷擊事故的70%。雷擊主要造成基站周圍農(nóng)戶和單位家用電器和信息設(shè)備損毀，嚴重時引發(fā)火災、爆炸、甚至造成人員傷亡事故。

1 葛集鎮(zhèn)通信基站附近商戶火災事故調(diào)查研究

2015年6月24日凌晨2：00，宿州市碭山縣葛集鎮(zhèn)移動通信基站北側(cè)500m范圍內(nèi)移動通信基站交換機設(shè)備和4戶商戶電腦、路由器損壞，3戶同時發(fā)生火災，直接經(jīng)濟損失損失約50萬元。火災事故發(fā)生后，商戶向碭山縣消防部門報案，消防部門及時到現(xiàn)場勘查走訪，排除了人為縱火等其他火災因素的可能性，碭山縣氣象部門防雷技術(shù)人員也到現(xiàn)場進行了勘查和檢測，宿州市消防支隊和宿州市氣象局消防和防雷專家協(xié)助分析火災起因，結(jié)論是雷擊引發(fā)火災。

1.1 火災事故地點現(xiàn)場勘察 2015年6月24日上午現(xiàn)場勘察：位于碭山縣葛集鎮(zhèn)鎮(zhèn)南1家、鎮(zhèn)北3家的4商戶，電腦、路由器同時爍燒損毀，其中3戶同時發(fā)生火災，損失慘重，起火點均為與移動公司寬帶網(wǎng)絡連接的路由器或電腦處。該網(wǎng)絡連接線路為傳統(tǒng)的金屬線路，非光纖線路。該網(wǎng)絡線路與電信、聯(lián)通等公司的網(wǎng)絡線路交錯架空鋪設(shè)，但電信、聯(lián)通等公司的線路為光纖線路，非金屬線路，未有反映電腦損毀或火災事故。電腦、路由器損毀及發(fā)生火災的4戶寬帶網(wǎng)絡線路是由移動公司的交換機引出的，對應的移動公司交換機引出線路接口也均有明顯的放射性灼黑和碳化燒痕，而交換機電源線接口正常。由移動公司該交換機引出線路共有15條，其余用戶未有電腦、路由器損壞或發(fā)生火災的情況，經(jīng)調(diào)查走訪，或電腦等設(shè)備未開機，或未與設(shè)備連接。

1.2 發(fā)生火災時當?shù)靥鞖鈱崨r 碭山縣屬中緯度多雷地區(qū)，年平均雷暴日32.8天以上，雷暴活動和雷電災害發(fā)生頻繁。2015年6月24日的宿州氣象資料顯示，當?shù)赜嘘囉辍⒗妆┗顒印Ｐ熘菔欣走_探測資料顯示，2015年6月24日2時，葛集鎮(zhèn)（東經(jīng)116°30′52″和緯度34°30′16″）所處區(qū)域有大于45DBZ的強回波生成，產(chǎn)生雷電災害的可能性非常大。據(jù)碭山縣雷電防護所雷災調(diào)查走訪附近居民，多人證言確實當時聽到雷聲。

1.3 通信基站和商鋪防雷設(shè)施現(xiàn)狀 碭山縣葛集鎮(zhèn)位于碭山縣東北部蘇魯豫皖交界處，黃河故道北側(cè)，距碭城19km。葛集鎮(zhèn)由十字街組成，位于十字街東南600m位置建有一中國移動通信基站。基站鐵塔高度55m，位于商鋪后農(nóng)田里，塔基四角與人工環(huán)形接地裝置連接，防雷引下線采用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼，塔頂安裝2m高的接閃桿。室內(nèi)金屬柜和機房設(shè)備均做了等電位連接，機房電源安裝了電涌保護器（SPD）。共用接地裝置工頻接地電阻實測值1.20Ω，而移動基站交換機掛靠商鋪東墻2m處，其防雷接地電阻值達670Ω。移動基站通信信號使用光纖線纜與基站交換機連接。通信基站電源是從鐵塔東南變壓器架空引來，電源線固定在鐵塔上進入機房配電箱。基站北側(cè)是沿街2排近100戶商鋪，商鋪的電源也是從同一臺變壓器架空引入，電話線、網(wǎng)線、有線電視饋線等雜亂無序架空引入各商鋪。所有商鋪均無防雷裝置而且路由器、電腦都沒有保護接地。

1.4 發(fā)生火災直接原因分析 2015年6月24日凌晨2：00，碭山縣葛集鎮(zhèn)籠罩在強雷暴天氣穹頂之下，55m高的中國移動通信基站鐵塔鶴立雞群，首當其沖成為雷電接閃器，將雷電電流引入大地，使附近保護范圍內(nèi)的建筑物等免遭直接雷擊。然而，通信鐵塔瞬間強雷電電流流過，周圍產(chǎn)生瞬變的強電磁場，其周圍空間未有屏蔽衰減的金屬導體上將會感應出數(shù)百甚至數(shù)千伏的高電壓，此高壓將擊壞未經(jīng)保護的連接設(shè)備甚至所接觸物體。基站鐵塔本身接地良好，足以泄放雷電電流，鐵塔本身不會被雷擊損壞。基站機房設(shè)備供電系統(tǒng)安裝了合格的SPD，鉗位雷電感應電壓，釋放雷電感應電流，保護基站設(shè)備不至于從電源系統(tǒng)入侵損壞。移動基站機房與交換機之間使用光纖連通，光纖上不會產(chǎn)生感應電壓，所連接兩端設(shè)備均沒有因雷電感應造成損壞，電信、聯(lián)通公司進入用戶的寬帶網(wǎng)絡線路采用的是光纖。

唯有移動公司基站交換機與用戶之間使用的是金屬網(wǎng)線，且網(wǎng)線所連接的交換機和用戶的電腦或路由器都沒有進行良好的保護接地處理和安裝SPD。結(jié)果是鐵塔接閃，泄放雷電流，產(chǎn)生瞬變電磁場，處在周圍的架空金屬線路產(chǎn)生感應電動勢，擊壞了大大超過電壓承受能力且又未有任何保護裝置的連接在線路兩端的移動公司交換機和用戶的電腦或路由器。電擊產(chǎn)生熱效應，點燃了電器所直接接觸的及附近的易燃或可燃物品，火災發(fā)生了。如果用戶電腦或路由器附近沒有易燃或可燃物品，火災慘劇將會避免，最多損毀電腦或路由器。所幸人員未在此時操作電腦，否則，人員亦將遭受電擊，后果會更嚴重。

2 雷擊引發(fā)火災的預防和控制

從以上對碭山縣葛集鎮(zhèn)通信基站附近商戶雷擊引發(fā)火災事故調(diào)查研究可以看出，雖然雷電是起因，但是防御措施不當才是這次火災事故應該引以為戒的教訓。

2.1 雷擊引發(fā)火災機理 雷電的危害大致可分為直擊雷的危害和雷擊電磁脈沖的危害兩大類。在云層的形成過程中，由于電荷不斷積累，形成了強大的靜電高壓電場。在電場力作用下，需要對地面上的高大物體形成尖端放電，以卸載電荷。我們可以理解為大地是零電勢點，當云層所帶電荷能量足以擊穿濕潤的空氣時，云層就會對地面上的凸起物放電，同時產(chǎn)生雷聲和在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量，局部范圍內(nèi)溫度高達6 000～10 000℃，甚至更高，能使金屬熔化，樹木、草堆等易燃、可燃物燃燒，以至引起火災事故。這就是直擊雷最常見的破壞作用——雷電引起的熱效應。直擊雷的破壞作用還常表現(xiàn)為雷電引起的電效應和機械效應等。

雷擊電磁脈沖是指作為干擾源的閃電電流和閃電電磁場。閃電的這種空間雷擊電磁脈沖（LEMP）是在三維空間范圍內(nèi)對一切電子設(shè)備發(fā)生作用，可以使在閉合的金屬回路產(chǎn)生感應電流，也可以是在不閉合的導體回路產(chǎn)生感應電動勢，由于其瞬變時間極短，所以感應電壓可以很高，發(fā)生電離，以至產(chǎn)生電火花。遇易燃可燃物，則會引起火災，遇易爆物品則會引起爆炸。上述火災事故就屬于這種情況。雷擊電磁脈沖危害還表現(xiàn)為雷電產(chǎn)生的靜電感應、電磁感應、雷電反擊等。

2.2 農(nóng)村住戶雷電火災防御措施 雷電作為自然界最為壯觀的大氣現(xiàn)象之一，亙古未變。但是隨著科學的發(fā)展，人類對雷電的認知程度有極大的提高。人類不可能阻止閃電的產(chǎn)生和雷擊現(xiàn)象的發(fā)生，但是對雷電危害的防御手段不斷提高，若運用得當，可以避免或減少雷電災害，預防類似火災慘劇的發(fā)生。

2.2.1 防御直擊雷引發(fā)火災 盡管本次火災直接原因來自于雷擊電磁脈沖，但事實上直擊雷引起火災事故的幾率要遠大于此。

從減少直接雷擊的角度考慮，所建建筑物位置應盡量避在土壤電阻率較大山區(qū)和平原，盡量避開有金屬礦床的地區(qū)、河岸、地下水出口處、山坡稻田接壤的地上和具有不同電阻率土壤的交接地段，盡量避開沼澤、低洼地區(qū)和地下水位高的地方，因為這些地方更容易遭受雷擊。所建建筑物應盡量避免成為至高點，盡量避免在曠野中建設(shè)房屋，高而孤立的建筑物更容易成為雷擊對象。

為建筑物安裝合格的防直擊雷裝置。對于較高的建筑物，曠野中孤立的建筑物，特別是有易燃易爆物品的建筑物、堆場等，防止直接雷擊目前最有效和簡單的方法就是安裝接閃器，即法蘭克福當年發(fā)明的“避雷針”。它把可能發(fā)生的閃擊主動引入大地，避免建筑物被動的遭受雷擊而引發(fā)火災事故。

2.2.2 防御雷擊電磁脈沖引發(fā)火災 對于一般建筑物住戶來說，雷擊電磁脈沖造成較多家庭的電視機、電腦、電話等家用電器的損毀。但直接引發(fā)火災事故的較少，后果卻更為嚴重，這是預防和防御失當?shù)暮蠊Ｄ壳埃瑥V大的農(nóng)村和村鎮(zhèn)，供電線路、有線電視信號線路、電話線路、寬帶網(wǎng)絡線路等大多是采用有金屬導線的架空線路，這事實上就給雷擊電磁脈沖造成了可乘之機。城市里新建建筑的這些線路都采用了埋地屏蔽入戶，寬帶、電話線路大多采用了光纖入戶，這就很大程度的避免了雷擊電磁脈沖的入侵。農(nóng)村和村鎮(zhèn)要改變這種現(xiàn)狀需要一個時間周期。可以從以下幾個方面考慮防御雷擊電磁脈沖造成危害。

（1）遠離能夠產(chǎn)生閃電電流和閃電電磁場干擾源的區(qū)域。村民新建房屋不要靠近通信基站鐵塔，村鎮(zhèn)新建通信基站選址在空曠開闊地帶或山區(qū)，不要靠近村民集中居住區(qū)。

（2）為架空入戶的金屬線路的供電線路、電話線路、寬帶網(wǎng)絡線路及有線電視線路等安裝雷電浪涌保護器，將雷擊電磁脈沖泄放入地。

（3）安裝寬帶網(wǎng)絡、電話時優(yōu)先選用光纖入戶線路。光纖線路本身不會產(chǎn)生感生電動勢，因此不（下轉(zhuǎn)107頁）（上接97頁）需安裝雷電浪涌保護器。其加強筋是金屬介質(zhì)，盡量作接地處理，以消除雷電感應。

（4）如果入戶線路可能引入雷擊電磁脈沖，且又沒有安裝防雷裝置，在雷暴天氣不要使用家用電器和電子信息設(shè)備，并最好拔掉電源、網(wǎng)絡線、有線電視線、電話線插頭等，以防雷擊電磁脈沖將設(shè)備擊毀，造成人員傷亡。

（5）為防止雷擊入戶線路引起火災，入戶線路連接的家用電器、信息設(shè)備等旁邊不要堆放易燃易爆物品，并最好備用滅火器。同時，應認真學習和掌握滅火常識和火災應急措施，在因雷電和其他原因不幸造成火災事故時最大限度保護人身生命和財產(chǎn)安全。

3 結(jié)語

通過對碭山縣葛集鎮(zhèn)移動基站雷擊引發(fā)火災事故的調(diào)查，明顯看出農(nóng)村普遍存在防雷意識淡薄，防雷設(shè)施不健全的現(xiàn)象。各級政府和氣象防雷管理部門及有關(guān)單位應齊抓共管，社會共同參與，使農(nóng)民群眾增強防御雷電意識，提高防御雷電災害能力，杜絕因雷電造成火災慘痛事故的再次發(fā)生，把農(nóng)村雷擊災害造成的損失降到最低限度。

參考文獻

[1]汪順勤.農(nóng)村地區(qū)雷電災害活動規(guī)律和防護技術(shù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37（15）：7083-7084，7103.

[2]肖穩(wěn)安，張曉青.雷電與防護技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2006.

（責編：張長青）